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精益求精,别具匠“芯”——世界名表背后的微型刀具夹持技术
内容来源:MM《现代制造》    浏览次数:59    更新时间:2019/7/16

在钟表、电子、微型模具和医疗器械等精密加工中,不少元器件的尺寸越来越小,微型刀具应用场景随之增加。而为了使工件表面呈现良好的光洁度,必须确保刀具回转精度,补偿振动等诸多要素。

实际应用中由于一些刀具直径极小,几微米的公差便会让大部分刀柄达到极限。再加上细小粉尘等污染物,微小的刀具预调偏差,以及随着时间推移实际运行精度的降低,都有可能破坏整个加工过程。那些国际知名钟表品牌又是如何解决这个钟表制造的大问题呢?请一起走入德国钟表品牌NOMOS Glashütte的工厂揭开谜底。

助力打造匠“芯”的雄克技术

精益求精的匠人精神是所有行业薪火相传的事情,钟表行业更是如此。作为坚定的纯粹主义者之一,位于Erzgebirge的NOMOS Glashütte钟表品牌遵循严苛的质量标准,通过高端制表技艺精心打造一块又一块腕表。除了奢华精致的系列之外,近年来NOMOS又顺应年轻人偏爱的时尚简约风潮,通过精密创新制造工艺,生产款式新颖、价格适中的腕表。

NOMOS Glashütte是全球少数20家高质量机械发条机构自行生产厂商之一,其内部制造占比非常高,几乎所有部件均由自家数控加工设备和制造工坊生产。以NOMOS新款自制机芯6101板材加工为例,该部件需加工出60种不同高度,还有几十个钻孔。其要求十分严苛,容差仅有0.004mm。若想满足这类极端值需求,必须对主轴、刀柄和刀具进行微米级的精准协调,千分之一到千分之二的尺寸有时候都会造成非常大的差异。

以往即便使用高精度筒夹,NOMOS Glashütte也经常遇到各种问题。因此,他们希望找到更好的刀柄系统满足高精度需求。经过反复测试,雄克TRIBOS刀柄的专利应力锁紧式夹持技术,以恒定的过程高稳定性和加工精度完美达到NOMOS Glashütte的要求,最终促成了双方的合作(图1)。目前,NOMOS已经投入资金建立数个超高精度加工中心,使用HSK 25接口的SCHUNK TRIBOS三角刀柄。

雄克TRIBOS刀柄的专利应力锁紧式夹持技术,达到了NOMOS Glashütte的要求
雄克TRIBOS刀柄的专利应力锁紧式夹持技术,达到了NOMOS Glashütte的要求

TRIBOS应力锁紧式夹持技术

NOMOS Glashütte自制机芯6101板材加工中,主要工件材料为黄铜和钢CK 75,最小的切削直径为0.4mm。他们所面临的最大挑战之一,是首先对工件两面进行加工,然后沿径向增添加工位置。以宝石轴承钻孔为例,其位置公差仅有±0.005mm,同时还要考虑前后两面孔位。

如此严苛要求下,刀柄回转精度极其重要。NOMOS Glashütte数控加工和打磨技术专家Andreas Tiebel强调说:“在我们测试的刀柄中,雄克TRIBOS实际加工精度非常领先,TRIBOS的高回转精度在使用枪钻时效果尤为显著。”

不仅如此,由于工件非常容易出现毛刺,因此刀具磨损通常是一大问题。雄克TRIBOS持续回转精度与阻尼减振性能相结合,能有效保护刀具刃口,延长刀具使用寿命,并使工件呈现良好的表面光洁度。因为测试结果非常出色,NOMOS Glashütte如今在其所有钻孔和铣削加工中心使用雄克这一精密夹持系统。

实现低磨损夹持

TRIBOS应力锁紧式夹持技术能满足精密加工中更苛刻的要求包括:当伸出长度为2.5xD时回转精度和重复精度小于0.003mm,转速为25000rpm时的动平衡等级为G 2.5;一体式结构,没有内部活动零件,有效降低微尘进入刀柄内部而导致平衡等级降低的风险;清洁所需的工作量也显著低于其他同类产品。

经疲劳测试结果显示,雄克TRIBOS能够确保恒定的刀具夹持,即便在数千次重复夹持之后,不会出现材质疲劳,也不会随着时间推移降低精度(图2)。过程稳定性高,是NOMOS Glashütte采用它的决定因素之一。

雄克TRIBOS能够确保恒定的刀具夹持,不会出现材质疲劳,也不会随着时间推移降低精度
雄克TRIBOS能够确保恒定的刀具夹持,不会出现材质疲劳,也不会随着时间推移降低精度

目前雄克已有三种型号的TRIBOS三角刀柄在腕表制作领域和其他高精度工程领域中通过试用和测试:TRIBOS-Mini质量小,速度高,干涉轮廓非常微小;TRIBOS-S 用于可靠直径最小为0.3mm的刀具;TRIBOS-RM则是够应对转速高达80000rpm的精密、高速且大切削量加工的专家。除了标准接口外,雄克TRIBOS刀柄也适用于几乎所有的小型高动态加工中心。




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